CN101730064A - 移动节点位置管理方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种下一代网络架构中的移动节点位置管理方法、装置和系统，涉及网络领域。本发明实施例通过中心管理域和局部管理域的分层管理，通过局部管理域移动管理实体就近管理移动节点的位置信息，节省移动节点与网络间的资源。使移动节点位置信息管理层次化、本地化，减少了网络中信令消息的流量和传输时延，也避免了非层次化、本地化结构中集中的中心控制的单点故障导致的系统崩溃。

Description

移动节点位置管理方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及网络领域，尤其涉及一种移动节点位置管理方法、装置和系统。
背景技术
现有基于移动网络的移动节点管理方案是这样的，移动网络会为每个移动节点分配一对IP地址：家乡地址(Home of Address，HoA)和转交地址(Care ofAddress，CoA)。家乡地址是移动节点在它的家乡网络注册的永久地址，用于在网络上唯一地识别该节点，不论移动节点是否处于家乡网络中，家乡地址都保持不变。转交地址是移动节点移动至外部网络时获得的一个临时地址，用于为目的地址是该移动节点的数据报确定路由。当移动节点离开外部网络时释放转交地址。因此，移动节点处于不同的外部网络时会具有不同的转交地址。
移动网络通过移动节点(Mobile Node，MN)、家乡代理(Home Agent，HA)和外部代理三者合作实现对节点的移动性支持。当MN移动至外部代理域时，MN将得到一个转交地址(该地址可以通过外部代理获得，也可以通过动态主机配置获得)作为家乡代理转发数据报的地址。进行转发数据报之前，MN必须向家乡代理注册它的转交地址，以使家乡代理知道向何处转发。注册后，家乡代理会给MN发送注册应答消息，表明注册成功，建立位于外部网络域中的MN与家乡网络的连接。来自对端节点(Corresponding Node，CN)的数据报首先到达家乡代理，家乡代理通过查表得到该节点的转交地址，并把数据报转发到转交地址表示的外部代理，再通过外部代理把数据报发送至它的最终目的地MN。在家乡代理向MN转发数据报时，需要将来自CN的IP分组进行封装，将目的地址变为转交地址，然后发送给MN。
在下一代网络(NGN)中，由于移动用户数据面和移动控制面是分离开的，怎么更有加有效和安全地实现移动节点的位置管理需要目前需要解决的问题。
发明内容
为了解决下一代网络中移动节点的位置管理问题，本发明实施例提出以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种下一代网络中的移动节点位置管理方法。
一种下一代网络中的移动节点位置管理方法，包括：
移动节点从源局部管理域移动到目的局部管理域，当所述源局部管理域和目的局部管理域为同一局部管理域时，与所述源局部管理域或目的局部管理域对应的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息；
当所述源局部管理域和目的局部管理域为不同局部管理域时；与所述目的局部管理域的对应的目的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息，并通过中心移动管理功能实体通知与所述源局部管理域对应的源局部管理域实体更新其保存的所述移动节点的位置信息。
一方面，本发明实施例提供一种局域位置管理功能实体。
一种下一代网络中的局域位置管理功能实体，包括：
位置信息存储模块，用于保存移动节点的位置信息；
接收模块，用于接收移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，和中心管理域的中心移动管理功能实体发出的更新移动节点的位置信息的通知；
位置信息更新模块，用于根据所述接收模块接收到的位置注册请求或所述通知，对所述位置信息存储模块保存的所述移动节点的位置信息进行更新；
发送模块，用于根据所述位置注册请求，如果确定出所述移动节点是从所述局域位置管理功能实体对应的局部管理域外移动到所述局部管理域后，通过所述局域位置管理功能实体对应的中心管理域的中心移动管理功能实体通知所述移动节点移动前所在的源局部管理域更新其保存的所述移动节点的位置信息。
另一方面，本发明实施例提供一种下一代网络中的移动节点位置管理系统。
一种下一代网络中的移动节点位置管理系统，包括：
中心移动管理功能实体、源局域位置管理功能实体和目的局域位置管理功能实体；
当移动节点在同一局部管理域移动时，所述目的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息；所述位置信息包括所述移动节点的转交地址、局部域地址和网络接入标识；
当移动节点在不同局部管理域间移动时，所述目的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息，并通过所述中心移动管理功能实体通知所述源局域位置管理功能实体更新其保存的所述移动节点的位置信息。
本发明实施例通过局部管理域就近处理移动节点发来的移动位置管理消息，并代移动节点向中心管理域转发这些消息，节省了移动节点与网络间的空中接口资源。移动节点位置信息管理的层次化、本地化，减少了网络中传输的信令消息的流量、减少了信令消息的传输时延，也避免了非层次化、本地化结构集中的中心控制的单点故障导致的系统崩溃。
附图说明
图1为本发明实施例中移动节点在局部管理域内和域间移动时的处理过程示意图；
图2为本发明实施例中移动节点在一个局部管理域内移动时所要进行的位置信息更新过程流程图；
图3为本发明实施例中中移动节点从一个局部管理域移动到另外一个局部管理域时所要进行的位置信息更新过程流程图；
图4为本发明实施例中对移动节点消息进行保护的方法流程图；
图5为本发明实施例中对端节点不知道移动节点的当前位置时，向移动节点传送数据报的方法流程图；
图6为本发明实施例中局域位置管理功能实体的结构框图；
图7为本发明实施例中移动节点位置管理系统框图。
具体实施方式
为了解决下一代网络中移动节点的位置管理问题，本发明实施例提出一种下一代网络中的移动节点位置管理方法。
在现有微移动性管理技术中，是一个集中的移动管理控制模式，不管是什么样的移动场景，位于家乡域的移动代理在整个移动管理控制中起着核心的作用，也就是基于家乡域的家乡代理的集中控制方式。这样就有可能出现由于单点故障而导致的系统崩溃。
本发明实施例在下一代网络中根据移动场景，将管理域划分为中心管理域(Central Administration Domain)和局部管理域(Local AdministrationDomain)，弱化中心管理域对移动管理控制的功能，把更多的移动管理控制功能下移到局部管理域。一个中心管理域可对应一个以上的局部管理域。
在局部管理域负责管理移动节点的位置信息、移动节点的切换控制、用户数据的转发；还可实行移动信令的安全保护，移动信令和用户数据流的地址转换等。
在中心管理域负责管理移动节点在不同局部管理域之间切换时的域位置信息。
当移动节点从一个位置移动到另外一个位置，在完成了移动业务的接入认证，并配置好移动节点的位置参数之后，要完成移动节点的位置信息的更新。
当移动节点从源局部管理域移动到目的局部管理域后，在新位置，移动节点要完成移动业务的接入认证，并且配置好移动节点的转交地址、局部域地址等位置参数。
当源局部管理域与目的局部管理域是同一个局部管理域时，如图1中实线所示，即移动节点在一个局部管理域内移动，其中在所述局部管理域中进行位置管理的功能实体为局域位置管理功能，所要进行的位置信息更新过程包括，如图2所示：
201、移动节点或移动节点的代理向局域位置管理功能实体发起位置更新请求；
其中该位置更新请求携带有移动节点的目的位置信息，目的位置信息包括：目的转交地址(切换后的转交地址)、移动节点的局部域地址、目的网络接入标识，还可以包括移动节点的家乡地址。需要注意的是，当移动节点在同一局部管理域内切换时，移动节点的局部域地址不变。
202、局域位置管理功能实体接收该位置更新请求更新所述移动节点的目的位置信息；
更新所述移动节点的目的位置信息包括删除移动节点的源转交地址、移动节点的局部域地址、移动节点的源网络接入标识和它们之间的关联关系；建立并保存移动节点的目的转交地址、移动节点的局部域地址和目的网络接入标识之间的关联关系。当移动节点的位置信息包括移动节点的家乡地址时，局域位置管理功能实体建立并保存移动节点的家乡地址、移动节点的目的转交地址、移动节点的局部域地址和移动节点的目的网络接入标识之间的关联关系。
当源局部管理域和目的局部管理域为不同局部管理域时，即如图1中虚线所示，所要进行的位置信息更新过程如图3所示，包括：
301、移动节点或移动节点的代理向目的局域位置管理功能实体发起位置更新请求；
其中该位置更新请求携带有移动节点的目的位置信息，该目的位置信息包括：移动节点的目的转交地址(切换后的转交地址)、移动节点的目的局部域地址、移动节点的目的网络接入标识，还可以包括移动节点的家乡地址。
302、目的局域位置管理功能实体接收该位置更新请求更新所述移动节点的目的位置信息；
更新所述移动节点的目的位置信息包括删除移动节点的源转交地址、移动节点的源局部域地址、移动节点的源网络接入标识和它们之间的关联关系；建立并保存移动节点的目的转交地址、移动节点的目的局部域地址和移动节点的目的网络接入标识之间的关联关系。当该目的位置信息包括移动节点的家乡地址时，目的局域位置管理功能实体建立并保存移动节点的目的转交地址、移动节点的目的局部域地址、移动节点的家乡地址和移动节点的目的网络接入标识之间的关联关系。
303、目的局域位置管理功能实体将上述位置更新请求转发给中心移动管理功能实体。
304、中心移动管理功能实体接收该位置更新请求并将上述位置更新请求转发给源局域位置管理功能实体，通知源局域位置管理功能实体删除移动节点的源转交地址、移动节点的源局部域地址、移动节点的源网络接入标识以及它们之间的关联关系。
在上述两种情况下，对所述移动节点的目的位置信息进行更新之后，目的局域位置管理功能实体通知目的移动控制功能实体建立新的路由或IP隧道；源局域位置管理功能实体通知源移动控制功能实体删除老的路由或IP隧道。
移动节点初次进入到一个局部管理域，要进行移动节点位置信息的注册，这也可以看作是一种特殊的更新，所以对注册的处理流程和上述的处理流程相似，只是将移动节点的空白的位置信息更新为新的位置信息，区别于将旧的位置信息更新为新的位置信息，但都是重写覆盖，原理上基本一样。
在移动节点和局域位置管理功能实体之间传输移动信令时，可能会出现一些非法的移动信令，这时就需要在移动节点和局域位置管理功能实体之间建立安全联盟，保护移动信令，过滤掉非法的移动信令。如图4所示，对移动节点消息进行保护的步骤包括：
401、在移动节点与认证服务器之间进行接入认证，并生成关联的密钥信息。
在移动节点初次进入一个局部管理域或者从一个局部管理域进入到另外一个新的局部管理域时，需要进行移动业务的接入认证。这一过程发生在移动节点和认证服务器之间，移动节点和认证服务器保存有共享密钥，根据共享密钥，生成移动信令所需的关联的密钥信息。
402、认证服务器把生成的关联的密钥信息发送给移动节点所在局部管理域的局域位置管理功能实体。
403、根据关联的密钥信息，在局域位置管理功能实体和移动节点之间建立安全联盟。
通过建立的安全联盟，可以对移动信令进行安全保护，过滤掉非法的移动信令消息。这里的安全联盟可以是网络地址安全联盟。
在下一代网络中，在数据层面，对端节点在需要向移动节点发送数据时，先要获取移动节点的位置信息，然后才能将数据报发送给移动节点。在本发明实施例所提出的移动节点的位置管理方法中，当对端节点不知道移动节点的当前位置，如图5所示，执行动作包括：
501、对端节点根据移动节点的接入网标识或移动节点的家乡地址，确定移动节点所在家乡域的中心移动管理功能实体；
502、对端节点向移动节点所在家乡域的中心移动管理功能实体查询移动节点的局部域地址；
503、中心移动管理功能实体向局域位置管理功能实体询问移动节点的局部域地址；
504、局域位置管理功能实体根据移动节点的私有局部域地址，得到移动节点的对外局部域地址，将移动节点的对外局部域地址发送给中心移动管理功能实体；
由于当移动节点向局域位置管理功能实体进行地址注册时，注册的是移动节点的私有局部域地址，当对端节点向移动节点发送数据时，需要得知移动节点的对外局部域地址；
由于在局部管理域的边界点，存在着移动数据锚点网关，而锚点网关中存在移动节点的私有局部域地址与对外局部域地址之间的映射关系，这时局域位置管理功能实体就向锚点网关查询移动节点的私有局部域地址与对外局部域地址之间的映射关系，根据移动节点的私有局部域地址，得到移动节点的对外局部域地址；
505、移动节点的中心移动管理功能实体根据移动节点的注册信息，把移动节点的对外局部域地址发送给对端节点；
506、对端节点将获得的局部域地址作为目的地址，将数据报传输给移动节点。
这样对端节点只是获得了移动节点的对外局部域地址，屏蔽了移动节点详细真实的位置信息，保护了移动节点位置信息的安全。同时，也实现了移动切换中私网和公网的NAT地址转化。
本发明实施例还提供了一种下一代网络中的局域位置管理功能实体，其包括：
局域位置管理功能实体，用于当移动节点在所述局域位置管理功能实体对应的局部管理域内移动时，根据接收到的移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息；当移动节点从所述局域位置管理功能实体对应的局部管理域外移动所述局部管理域时，根据接收到的移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息，并通过中心管理域通知所述移动到节点移动前所在的源局部管理域更新其保存的所述移动节点的位置信息；或者接收到中心管理域发出的移动节点的位置信息更新通知，根据所述通知更新其保存的所述移动节点的位置信息。
如图6所示，局域位置管理功能实体具体包括：
接收模块601，用于接收移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，和中心管理域发出的更新移动节点的位置信息的通知；
位置信息存储模块602，用于保存移动节点的位置信息；
位置信息更新模块603，用于根据所述接收模块601接收到的位置注册请求或所述通知，对所述位置信息存储模块602保存的所述移动节点的位置信息进行更新；
发送模块604，用于根据所述位置注册请求，确定出所述移动节点是从所述局域位置管理功能实体对应的局部管理域外移动到所述局部管理域后，通过所述局域位置管理功能实体对应的中心管理域通知所述移动节点移动前所在的源局部管理域更新其保存的所述移动节点的位置信息。
其中，当所述位置信息存储模块602中保存的所述移动节点的位置信息为空时，说明该移动节点是第一次接入所述局域位置管理功能实体对应的局部管理域，即是第一次注册过程。
其中，所述位置信息存储模块602还用于存储所述移动节点的路由或IP隧道信息，则所述位置信息更新模块603对所述位置信息存储模块602保存的所述移动节点的位置信息进行更新后，对所述位置信息存储模块602保存的所述移动节点的路由或IP隧道信息进行更新。
本发明实施例还提供了一种下一代网络中的移动节点位置管理系统，如图7所示，该系统包括：
中心移动管理功能实体701，该中心移动管理功能实体连接有至少一个局域位置管理功能实体，用于管理移动节点的全局性位置信息；
源局域位置管理功能实体702，用于管理移动节点移动前所在域的位置信息；
目的局域位置管理功能实体703，用于管理移动节点移动后所在域的位置信息。
当移动节点在同一局部管理域移动时，目的局域位置管理功能实体根据接收到的移动节点或移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的移动节点的位置信息；该位置信息包括移动节点的转交地址、局部域地址和网络接入标识。
当移动节点在不同局部管理域间移动时，从源局部管理域移动到目的局部管理域时，目的局域位置管理功能实体根据接收到的移动节点或移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的移动节点的位置信息，并通过中心移动管理功能实体通知源局域位置管理功能实体更新其保存的移动节点的位置信息。
利用本发明的实施例，使移动节点位置信息管理层次化、本地化，减少了网络中信令消息的流量和传输时延，也避免了非层次化、本地化结构中集中的中心控制的单点故障导致的系统崩溃。在移动数据传送面与移动信令传送面相分离的情况下，解决了数据传送及移动节点信令消息保护等问题。通过在局部管理域移动管理实体和移动节点之间建立安全联盟，对移动节点信令消息进行保护。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种下一代网络中的移动节点位置管理方法，其特征在于，包括：
移动节点从源局部管理域移动到目的局部管理域，当所述源局部管理域和目的局部管理域为同一局部管理域时，与所述源局部管理域或目的局部管理域对应的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息；
当所述源局部管理域和目的局部管理域为不同局部管理域时；与所述目的局部管理域的对应的目的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息，并通过中心移动管理功能实体通知与所述源局部管理域对应的源局部管理域实体更新其保存的所述移动节点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的移动节点位置管理方法，其特征在于，所述位置信息包括所述移动节点的转交地址、局部域地址和网络接入标识；所述源局部管理域对应的局域位置管理功能或目的局部管理域对应的局域位置管理功能更新所述移动节点的位置信息包括：根据所述移动节点在所述源局部管理域中的转交地址、局部域地址和网络接入标识对各自保存的所述移动节点的位置信息进行更新。
3.根据权利要求1所述的移动节点位置管理方法，其特征在于，所述局部管理域功能实体或/和中心移动管理功能实体更新各自保存的所述移动节点的位置信息后，更新各自保存的所述移动节点的路由或IP隧道信息。
4.根据权利要求1所述的移动节点位置管理方法，其特征在于，在所述目的局域位置管理功能实体接收到所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求前，接收认证服务器对所述移动节点进行接入认证后生成的关联密钥信息，并根据所述关联密钥信息，在所述移动节点和所述目的局域位置管理功能实体之间建立安全联盟。
5.根据权利要求2所述的移动节点位置管理方法，其特征在于，对所述移动节点的位置信息进行更新包括：删除移动节点的源转交地址、移动节点的源局部域地址、移动节点的源网络接入标识和三者之间的关联关系；建立并保存移动节点的目的转交地址、移动节点的目的局部域地址和移动节点的目的网络接入标识及三者之间的关联关系。
6.一种下一代网络中的局域位置管理功能实体，其特征在于，包括：
位置信息存储模块，用于保存移动节点的位置信息；
接收模块，用于接收移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，和中心管理域的中心移动管理功能实体发出的更新移动节点的位置信息的通知；
位置信息更新模块，用于根据所述接收模块接收到的位置注册请求或所述通知，对所述位置信息存储模块保存的所述移动节点的位置信息进行更新；
发送模块，用于根据所述位置注册请求，如果确定出所述移动节点是从所述局域位置管理功能实体对应的局部管理域外移动到所述局部管理域后，通过所述局域位置管理功能实体对应的中心管理域的中心移动管理功能实体通知所述移动节点移动前所在的源局部管理域更新其保存的所述移动节点的位置信息。
7.根据权利要求6所述的局域位置管理功能实体，其特征在于，当该移动节点是第一次接入所述局域位置管理功能实体对应的局部管理域时，所述位置信息存储模块中保存的所述移动节点的位置信息为空。
8.根据权利要求6所述的移动节点位置管理方法，其特征在于，所述位置信息存储模块还用于存储所述移动节点的路由或IP隧道信息，则所述位置信息更新模块对所述位置信息存储模块保存的所述移动节点的位置信息进行更新后，对所述位置信息存储模块保存的所述移动节点的路由或IP隧道信息进行更新。
9.一种下一代网络中的移动节点位置管理系统，其特征在于，包括：
中心移动管理功能实体、源局域位置管理功能实体和目的局域位置管理功能实体；
当移动节点在同一局部管理域移动时，所述目的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息；所述位置信息包括所述移动节点的转交地址、局部域地址和网络接入标识；
当移动节点在不同局部管理域间移动时，所述目的局域位置管理功能实体根据接收到的所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求，更新其保存的所述移动节点的位置信息，并通过所述中心移动管理功能实体通知所述源局域位置管理功能实体更新其保存的所述移动节点的位置信息。
10.根据权利要求9所述的移动节点位置管理系统，其特征在于，还包括接收认证服务器，所述目的局域位置管理功能实体接收到所述移动节点或所述移动节点的代理发出的位置注册请求前，所述接收认证服务器对所述移动节点进行接入认证后生成的关联密钥信息，并根据所述关联密钥信息，在所述移动节点和所述目的局域位置管理功能实体之间建立安全联盟。
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